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5. Anwendungen
Thermoband auf ca. 30° C konstant gehalten. Die Messunsicherheit bei der Bestimmung des
Wassergehaltes im Gasgemisch bedingt durch kleine Temperaturschwankungen an den
Gasleitungen sowie den statistischen Fehler lag unter 15 %.
Wasser hat einen starken Einfluss auf die Plasmakinetik. Die Bildung von negativen Ionen
H − verursacht eine Felderhöhung im Plasma. Die gemessenen sehr hohen Werte der
Durchbruchs- sowie Betriebsspannung (siehe Kapitel 4) bestätigen dies. Eine wesentlich
kleinere Randschichtdicke als in O2- und N2-haltigen Plasmen könnte auf einen Einfluss der
Bildung von negativen Ionen auf den Stromtransport in der Entladung hindeuten. In solchen
Plasmen wurde bereits experimentell eine Verkleinerung der Randschichtdicke beobachtet,
die auch theoretisch vorhergesagt wurde [60]. Dies verursacht wesentlich höhere Ionendichten
sowie ein hohes elektrisches Feld in der Randschicht. Bei relativ hohen Leistungsdichten von
ca. 10 - 15 W/cm2 neigen solche Entladungen zur Filamentbildung, was die Homogenität der
Behandlung beeinträchtigt. Eine kleine Zugabe von Stickstoff in die Entladung ermöglicht die
Leistungseinkopplung bis zu 19 W/cm2 zu erhöhen.
a)
Oberflächenenergie [mN/m]
Oberflächenenergie [mN/m]
80
60
40
20
2
P D = 19 W/cm
γS
0
d
γS
p
γS
Fit
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
Behandlungsdauer [s]
0,5
Behandlungsdauer 0,1 s
2
ED = 1,2 J/cm
60
γS
d
γS
γS
p
40
20
0
b)
0
30
150
Lagerungsdauer [d]
Abb. 5.29: Oberflächenenergie des PP-Bandes in Abhängigkeit von der Behandlungs- (a) und der
Lagerungsdauer (b). He + H2O (3%) + N2 (1%), Gasfluss 1000 sccm.
Die Ursache dieses Stabilisierungseffektes ist noch ungeklärt. Im Gegensatz zu CCRFEntladungen machen bereits sehr geringe Mengen von Molekulargasen wie N2 oder O2 in der
He-Entladung eine homogene Behandlung mit APGD’s nicht möglich [172]. Dies macht
CCRF-Entladungen in Edelgasen besonders interessant.